JPH01321672A - Ncレーザ装置 - Google Patents

Ncレーザ装置

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JPH01321672A
JPH01321672A JP63154316A JP15431688A JPH01321672A JP H01321672 A JPH01321672 A JP H01321672A JP 63154316 A JP63154316 A JP 63154316A JP 15431688 A JP15431688 A JP 15431688A JP H01321672 A JPH01321672 A JP H01321672A
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laser
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gas
laser device
control system
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Nobuaki Iehisa
信明 家久
Etsuo Yamazaki
山崎悦雄
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放電励起型ガスレーザ発振器と数値制御装置が
結合したNCレーザ装置に関し、特に放電管内部のガス
圧力制御方式に関する。
〔従来の技術〕
CO□ガスレーザ等のガスレーザ発振器は高効率で高出
力が得られ、ビーム特性も良いので、数値制御装置と結
合されたNCレーザ装置として金属加工等に広く使用さ
れるようになった。このようなガスレーザ発振器のレー
ザ出力は、放電部のガス圧力に対して非常に依存性が高
く、ガス圧力の増減によりレーザ出力も増減する傾向を
有している。このため、ガス圧力の制御精度は十分に高
いことが望まれる。
ところで、レーザの発振効率はある特定のガス圧力で最
大値を示すので、1ノ−ザ発振を行って加工を行う過程
においてはこの最適ガス圧力を保つ必要がある。しかし
、レーザ放電管の放電開始時においては、このガス圧力
よりも低くした方が放電を開始し易い為、レーザ発振時
よりも低いガス圧力にした方が合理的である。従って、
ガス圧力はNCレーザ装置の運転過程に応じて異なる値
に設定されて、且つ定常時においては精度良く制御され
なければならない。
第4図は従来のガス圧力制御系のブロック図である。図
に於いて、Rは圧力指令値である。Yは制御出力であり
、この出力でガスの流量制御弁を開閉する。Cは放電管
内部の圧力を検出する圧力センサの出力信号であり、こ
の制御系のフィードバック信号となる。23及び24は
演算器である。
25はディジタル信号をアナログ信号へ変換する変換器
、26はディジタル信号をアナログ信号へ変換する変換
器である。27はGをパラメータとする比例演算器、2
日はgをパラメータとする積分演算器である。以上の各
要素によって、所謂PI制御を行っている。
第5図はこの制御系によるガス圧力の制御例であり、N
Cレーザ装置の運転過程に応じた放電管内部のガス圧力
の経時的変化を示したグラフである。図において、横軸
は時間、縮軸は放電管内のガス圧力を示す。TOはNC
レーザ装置の起動時の時刻であり、この時刻より放電管
内部のガスを真空排気する。、T1は真空排気完了時点
の時刻であり、この時のガス圧力PLは約10To r
 rである。この時点でガス圧力をP2 (30Tor
r)に上昇させ、時刻T2で放電を開始する。そして、
時刻T3より時刻T4にかけてガス圧力をP3 (45
Torr)に上昇させる。この間の時間は約10秒であ
り、圧力指令値としてはランプ関数で与えている。時刻
T4以降でレーザを発振して加工を行い、加工が終了し
たら時刻T5で放電を停止して、次の放電開始のために
ガス圧力をP2に低下させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、この制御系では圧力をPlからP2へ上昇する
場合、P2からP3へ上昇する場合、及びP3からP2
へ低下する場合の過渡時において大きなオーバーシュー
トを生じている。これは、パラメータの値が固定されて
いることと、時刻T3から時刻T4にかけてのランプ指
令の過程においても定常時と同じ制御パラメータを用い
ていることに起因する。このため、図では示されていな
いが、定常時の安定精度も不十分である。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ガ
ス圧力の制御系の制御パラメータの値をNCレーザ装置
の運転過程に応じて変更し、それぞれの過程ごとに最適
なパラメータ値を与えることによって、ガス圧力の切り
換え時の応答性及び定常時の安定精度を同時に満たすN
Cレーザ装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記課題を解決するために、放電管内部のガ
ス圧力が放電開始時とレーザ発振時とで異なるように構
成された放電励起型ガスレーザ発振器と、数値制御装置
(CNC)が結合したNCレーザ装置に於いて、 該NCレーザ装置の運転過程に応じて、前記ガス圧力の
制御系の比例ゲイン及び積分ゲインの値を変化させるよ
うに構成したことを特徴とするNCレーザ装置が、 提供される。
〔作用〕
ガス圧力制御系の比例ゲイン及び積分ゲインの値を、ガ
ス圧力の異なる運転過程に応じて変化する。従って、そ
れぞれの過程ごとに最適な制御パラメータでガス圧力を
制御することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明を実施するためのNCレーザ装置のガス
圧力制御系の構成図である。図に於いて、1はガス供給
装置であり、1〜2kgf/c+flの圧力のガスボン
ベ等が使用される。2はガスクリーニング用の2μmの
1次フィルタである。3はガス流量制御弁であり、この
弁の開閉によってガス圧力が変化する。4はガスクリー
ニング用の0゜5μmの2次フィルタであり、ガス配管
及びガス流量制御弁3を通過したときに流入したゴミ等
を除去するためのものである。5は放電管である。
6はルーツブロワ等の送風機である。7aは放電管5で
レーザ発振を行って高温となったガスを冷却するための
冷却器であり、7bは送風器6を通過して発生した圧縮
熱を除去するための冷却器である。送風機6は放電管5
内のガスを冷却器7a及び7bを通して循環させる。
8は流量調整バルブであり、ガスの絶対流量を1±0.
21 /minに設定する。このパルプは手動で操作す
る。9はガスを排気するためのベーンポンプである。1
0は放電管内のガス圧力を検出する圧力センサである。
11は数値制御装置(CNC)であり、圧力センサ10
からのフィードバック信号を受けて、ガス流量制御弁3
を制御して放電管内のガス圧力を指令圧力に制御する。
第2図は数値制御装置(CNC)内のガス圧力制御部の
ブロック図である。本図は、基本的な構成は第4図と同
じPI制御系であるが、比例演算器及び積分演算器の構
成が異なる。すなわち、21はNCレーザ装置の運転過
程に応じてパラメータが変化する比例演算器であり、2
2は同様にNCレーザ装置の運転過程に応じてパラメー
タが変化する積分演算器である。その他、第4図と同じ
番号を付したものについては先に説明した通りであるの
で、ここでは説明を省略する。
第3図(a)及び(b)に、この制御系を用いて第5図
と同様の過程のガス圧力制御を行う場合の、各パラメー
タの経時的変化の具体例を示す。
第3図(a)は比例演算器21のパラメータ、すなわち
比例ゲインの経時的変化である。図において、横軸は時
間、縦軸は比例ゲインのレベルを示す。To〜T5は第
5図の時刻To〜時刻T5に対応し、同じ符号は同じガ
ス圧力制御過程の時刻を示す。時刻Toから時刻T1の
間は、流量制御弁3を閉じてベーンポンプ9により真空
排気を行っていて、ガス圧力制御系は動作しないので、
比例ゲインは0で良い。時刻T1から時刻T3にかけて
は、ガス圧力をP2に精度良く保つために、比例ゲイン
をG2にする。時刻T3と時刻T4の間は、ガス圧力を
P2からP3へ上昇させる期間であり、そのランプ措令
に良く追従するように比例ゲインをG3に増大する。圧
力がP3に達したら、その後はガス圧力P3の値を精度
よく一定に保つように比例ゲインの値を61に減少する
。時刻T5で放電を停止したら、次の放電開始の準備段
階としてガス圧力をP2に下げるので、比例ゲインもガ
ス圧力P2を一定に保つに最適な値G2にする。
第3図(b)は積分演算器22のパラメータ、すなわち
、積分ゲインの経時的変化を示している。
積分ゲインも比例ゲインと同様に、NCレーザ装置の真
空排気過程、放電準備過程、放電開始後のレーザ発振過
程への移行過程、及びレーザ発振過程に於いて、比例ゲ
インの変化とは独立に、その値を0、g2、g3、gl
と変化させている。
なお、本実施例においては、放電開始時のガス圧力を3
0Torr、レーザ発振時のガス圧力を45To r 
rとしたときの各パラメータの与え方を示したが、もち
ろんガス圧力値及び各パラメータの値はこれに限定する
ものではなく、他の値に変更して適用することができる
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では、ガス圧力制御系の制御
パラメータの値をNCレーザ装置の運転過程に応じて変
更するので、全ての過程でガス圧力の制御性能を従来よ
りも向上することができる。
従って、レーザ出力が安定するので、このレーザによっ
て加工される加工部品の精度が向上する。
また、圧力の切り換え時における応答時間も改善される
ので、レーザ発振器の起動準備に要する時間が短縮され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するためのNCレーザ装置のガス
圧力制御系の構成図、 第2図は本発明の一実施例のNCレーザ装置のガス圧力
制御系のブロック図、 第3図(a)は本発明の一実施例の比例ゲインの経時的
変化を示した図、 第3図(b)は本発明の一実施例の積分ゲインの経時的
変化を示した図、 第4図は従来のガス圧力制御系のブロック図、第5図は
従来技術による、放電管内部のガス圧力の経時的変化を
示した図である。 1−−−−−−−−−・−・・−ガス供給装置3・−−
−−−−−−−・−ガス流量制御弁5−・−・・−一−
−−−−−−放電管8−−−−−−−−−−−−−−−
ガス流量調整バルブ10−・−−−−−−・・−一−−
−圧カセンサ11−−−−−−・−−−−−−一数値制
御装置(CNC)21−−−−−−−−・−・−パラメ
ータ変更可能な比例演算22−−m−−・−・−・−パ
ラメータ変更可能な積分演算器 R−・・−一−−−−−−−圧力指令値Y・−−−−一
−−−−−・−制御出力c−−−−−−−−−−・・・
−圧力検出信号27・−・−・−・−従来の比例演算器
2B−・−−−−−−−−−−−・従来の積分演算器特
許出願人 ファナック株式会社 代理人   弁理士  服部毅巖 第2 図 第3図(a) 第3図(b) 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)放電管内部のガス圧力が放電開始時とレーザ発振
    時とで異なるように構成された放電励起型ガスレーザ発
    振器と、数値制御装置(CNC)が結合したNCレーザ
    装置において、 該NCレーザ装置の運転過程に応じて、前記ガス圧力の
    制御系の比例ゲイン及び積分ゲインの値を変化させるよ
    うに構成したことを特徴とするNCレーザ装置。
  2. (2)前記運転過程は、真空排気過程、放電準備過程、
    放電開始後のレーザ発振過程への移行過程、及びレーザ
    発振過程であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のNCレーザ装置。
  3. (3)前記ガス圧力の制御は、数値制御装置(CNC)
    で行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のN
    Cレーザ装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6052081A (ja) * 1983-09-01 1985-03-23 Mitsubishi Electric Corp 炭酸ガスレ−ザ発振器のガス交換装置
JPS60144804A (ja) * 1984-01-06 1985-07-31 Toshiba Corp 流量制御装置
JPS62113205A (ja) * 1985-11-12 1987-05-25 Toshiba Corp 適応制御装置
JPS6376388A (ja) * 1986-09-19 1988-04-06 Toshiba Corp ガスレ−ザ発振器の起動方法

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